一種凹凸棒石基抗菌劑及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種凹凸棒石基抗菌劑及其制備方法，該抗菌劑是由首先在凹凸棒石表面負載上銳鈦礦相納米二氧化鈦，然后再與含抗菌金屬離子的木醋液作用所得。該抗菌劑負載的銳鈦礦相納米二氧化鈦純度高、粒度大小均勻，分布均一，且鈦源廣泛，成本低廉；該抗菌劑中銳鈦礦相納米二氧化鈦負載在凹凸棒石的表面，抗菌金屬離子可替換凹凸棒石晶格中的金屬離子，木醋液可被吸附在凹凸棒石的孔道中，因此具有優異、長效、適用于各類環境的抗菌效果，同時該抗菌劑中添加了天然抗菌劑木醋液，具有安全、綠色環保的優點。
【專利說明】—種凹凸棒石基抗菌劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及抗菌材料的制備領域，具體涉及一種凹凸棒石基抗菌劑的制備方法。
【背景技術】
[0002]凹凸棒石是一種纖維狀的富含鋁鎂硅酸鹽納米礦物，晶格金屬離子可替換、孔道發達，比表面積大，化學反應活性高，是非常理想的載體材料，在肥料緩釋、氣味緩釋、催化、光催化等領域得到了廣泛的應用。
[0003]銳鈦礦相二氧化鈦具有優異的光催化活性，在污水處理、消毒殺菌、空氣凈化等方面有著廣泛的應用。中國專利CN101333345采用化學沉淀法將納米二氧化鈦負載在凹凸棒石的表面，可制得抗菌劑，但是必須有紫外光和氧氣或水才能發揮抗菌作用。目前在國外，載銀抗菌劑是應用最廣泛的抗菌劑。中國專利CN1240287C使凹凸棒石與銀試劑作用，形成具有可交換銀離子和負載有納米銀顆粒的抗菌劑，但是存在銀離子不穩定造成抗菌劑出現變色、抗菌劑在介質中分散不佳、長久時效性較差、抗菌組分于載體中自遷移等問題。木醋液是經生物化學高新技術提取獲得的天然植物素材，它的主要成分為醋酸、酚類、水，其中有機質成分醋酸占47%以上。它在高濃度下具有較強的殺菌、抗菌的功能；在低濃度下能抑制雜菌的繁殖，具有防菌，防蟲的功效。木醋能中和氮硫化合物而作為消臭劑使用；木醋液因含有許多酚類物質能殺菌、消毒避害蟲作為消毒、驅蟲劑使用。
[0004]目前，將各類抗菌劑有效的吸附、替換或負載在凹凸棒石的孔道、晶格和表面，得到凹凸棒石基抗菌劑未見文獻報道。各種抗菌劑相互彌補不足，并協同發揮更強的抗菌性能，可廣泛應用于各類抗菌領域。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種具有優異、長效、適用于各類環境的凹凸棒石基抗菌劑的制備方法。
[0006]實現上述目的的技術方案是:以凹凸棒石為核體，先負載上銳鈦礦相納米二氧化鈦，然后再與含金屬離子的木醋液作用，經干燥、粉碎，最后得到凹凸棒石基抗菌劑。
[0007]本發明具體操作步驟如下:
[0008]1、凹凸棒石水性分散液的制備:將凹凸棒石分散到水中配制成凹凸棒石水性分散液，其中凹凸棒石與水的質量比為0.05~0.25: I ；
[0009]2、銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒石的制備:在不斷攪拌下，將0.5~4.0mol/L的無機鈦鹽水溶液和0.5~5mol/L的堿液先后加入到步驟I的凹凸棒石水性分散液中混合反應，反應溫度10~80°C，然后升溫至100~150°C，恒溫反應I~10h，抽濾、洗滌至中性，得到銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒石濾餅；
[0010]3、凹凸棒石基抗菌劑的制備:將抗菌金屬離子溶解在木醋液中，形成含金屬離子的木醋液，其中金屬離子的濃度為0.1~5mol/L ;并將銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒石濾餅重新分散在含金屬離子木醋液中，其中納米二氧化鈦負載凹凸棒石與含金屬離子木醋液的質量比為0.05~0.25: 1，在10~60°C下攪拌反應I~24h，之后經抽濾、干燥、粉碎，得到凹凸棒石基抗菌劑。
[0011]步驟2所述的無機鈦鹽為硫酸鈦和硫酸氧鈦中的一種或幾種。
[0012]步驟2和步驟3所述的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銨和碳酸氫銨中的一種或幾種。
[0013]步驟2所述的無機鈦鹽的用量按其完全反應所生成二氧化鈦的質量計，二氧化鈦與凹凸棒石的質量比為0.20~1.5: 1。
[0014]步驟3所述的金屬離子包括銀離子和銅離子。
[0015]本發明的有益效果是:
[0016]1、本發明在負載銳鈦礦相納米二氧化鈦過程中，無需高濕煅燒，也不需要加入模板劑和有機添加劑，節約了能源，且設備簡單，操作容易，重復性好，適用于大規模生產。
[0017]2、本發明負載在凹凸棒石表面的納米二氧化鈦粒度大小均勻，分布均一，銳鈦礦相純度高，且鈦源廣泛,成本低廉。
[0018]3、本發明擁有多種抗菌成分和抗菌機理，銳鈦礦相納米二氧化鈦負載在凹凸棒石的表面，抗菌金屬離子可替換凹凸棒石晶格中的金屬離子，木醋液可被吸附在凹凸棒石的孔道中，因此具有優異、長效、適用于各類環境的抗菌效果；
[0019]4、本發明更是添加了天然抗菌劑木醋液，具有安全、綠色環保的優點。
【具體實施方式】
[0020]依照GB4789.3-2010《食品安全國家標準食品微生物學檢驗大腸菌群計數》來檢測抗菌性能的好壞。下面結合實施例對本發明作進一步詳細的說明。表1為抗菌性能測試表。
[0021]實施例1:
[0022]1、凹凸棒石水性分散液的制備:將20.0g的凹凸棒石滴入到400.0g水中，分散制成凹凸棒石水性分散液；
[0023]2、銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒石的制備:一邊攪拌，一邊向凹凸棒石水性分散液中滴入4.0mol/L的硫酸鈦水溶液94mL，維持反應溫度為10°C，再滴入2.0mol/L的氫氧化鉀水溶液300mL，之后升溫至100°C，在100°C下恒溫反應lh，得到銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒石；
[0024]3、凹凸棒石基抗菌劑的制備:將硝酸銀溶解在木醋液中，形成含銀木醋液，其中硝酸銀的濃度為0.lmol/L ;并將銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒濾餅重新分散在含銀木醋液中，其中納米二氧化鈦負載凹凸棒石與含銀木醋液的質量比為0.05: 1，在10°C下攪拌反應24h，之后經抽濾、干燥、粉碎，得到凹凸棒石基抗菌劑。
[0025]實施例2:
[0026]1、凹凸棒石水性分散液的制備:將20.0g的凹凸棒石滴入到80.0g水中，分散制成凹凸棒石水性分散液；
[0027]2、銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒石的制備:一邊攪拌，一邊向凹凸棒石水性分散液中分別滴入0.5mol/L的硫酸氧鈦水溶液10mL和0.5mol/L的氨水溶液120mL，維持反應溫度為21°C，反應液加完后，升濕至150°C，在150°C下恒溫反應10h，得到銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒石；
[0028]3、凹凸棒石基抗菌劑的制備:將氯化銅溶解在木醋液中，形成含銅木醋液，其中氯化銅的濃度為5.0mol/L ;并將銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒濾餅重新分散在含銅木醋液中，其中納米二氧化鈦負載凹凸棒石與含銅木醋液的質量比為0.25: 1，在80°C下攪拌反應lh，之后經抽濾、干燥、粉碎，得到凹凸棒石基抗菌劑。
[0029]實施例3:
[0030]1、凹凸棒石水性分散液的制備:將20.0g的凹凸棒石滴入到200.0g水中，分散制成凹凸棒石水性分散液；
[0031]2、銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒石的制備:一邊攪拌，一邊向凹凸棒石水性分散液中滴入2.5mol/L的硫酸鈦水溶液lOOmL，再滴入4.0mol/L的氫氧化鈉水溶液160mL，維持反應溫度為50°C， 加完后升溫至125°C，在125°C下恒溫反應4h，得到銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒石；
[0032]3、凹凸棒石基抗菌劑的制備:將硝酸銀溶解在木醋液中，形成含銀木醋液，其中硝酸銀的濃度為2.0mol/L ;并將銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒濾餅重新分散在含銀木醋液中，其中納米二氧化鈦負載凹凸棒石與含銀木醋液的質量比為0.10: 1，在50°C下攪拌反應6h，之后經抽濾、干燥、粉碎，得到凹凸棒石基抗菌劑。
[0033]實施例4:
[0034]1、凹凸棒石水性分散液的制備:將20.0g的凹凸棒石滴入到150.0g水中，分散制成凹凸棒石水性分散液；
[0035]2、銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒石的制備:一邊攪拌，一邊向凹凸棒石水性分散液中滴入2mol/L的硫酸氧鈦水溶液80mL,再滴入4.0mol/L的氫氧化鈉水溶液150mL,維持反應溫度為20°C，加完后升溫至110°C，在110°C下恒溫反應5h，得到銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒石；
[0036]3、凹凸棒石基抗菌劑的制備:將硫酸銅溶解在木醋液中，形成含銅木醋液，其中硫酸銅的濃度為2.0mol/L ;并將銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒濾餅重新分散在含銅木醋液中，其中納米二氧化鈦負載凹凸棒石與含銅木醋液的質量比為0.15: 1，在30°C下攪拌反應5h，之后經抽濾、干燥、粉碎，得到凹凸棒石基抗菌劑。
[0037]對比例1:在實施例3中省去了步驟1，即不以凹凸棒石作為載體，其他均與實施例3相同。
[0038]對比例2:在實施例3中省去了步驟2，即凹凸棒石表面不負載銳鈦礦相納米二氧化鈦，其他均與實施例3相同。
[0039]對比例3:在實施例3中省去了步驟3，即不經含銀木醋液處理，其他均與實施例3相同。
[0040]表1抗菌性能測試表
[0041]
【權利要求】
1.一種凹凸棒石基抗菌劑，其特征在于其制備方法包括以下步驟: (1)凹凸棒石水性分散液的制備:將凹凸棒石分散到水中配制成凹凸棒石水性分散液，其中凹凸棒石與水的質量比為0.05~0.25: I ； (2)銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒石的制備:在不斷攪拌下，將0.5~4.0mol/L的無機鈦鹽水溶液和0.5~5mol/L的堿液先后加入到步驟I的凹凸棒石水性分散液中混合反應，反應溫度10~80°C，然后升溫至100~150°C，恒溫反應I~10h，抽濾、洗滌至中性，得到銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒石濾餅； (3)凹凸棒石基抗菌劑的制備:將抗菌金屬離子溶解在木醋液中，形成含金屬離子的木醋液，其中金屬離子的濃度為0.1~5mol/L ;并將銳鈦礦相納米二氧化鈦負載凹凸棒濾餅重新分散在含金屬離子木醋液中，其中納米二氧化鈦負載凹凸棒石與含金屬離子木醋液的質量比為0.05~0.25: 1，在10~60°C下攪拌反應I~24h，之后經抽濾、干燥、粉碎，得到凹凸棒石基抗菌劑。
2.根據權利要求1所述的一種凹凸棒石基抗菌劑，其特征在于無機鈦鹽為硫酸鈦和硫酸氧鈦中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的一種凹凸棒石基抗菌劑，其特征在于堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銨和碳酸氫銨中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的一種凹凸棒石基抗菌劑，其特征在于無機鈦鹽的用量按其完全反應所生成二氧化鈦的質量計，二氧化鈦與凹凸棒石的質量比為0.20~1.5: I。
5.根據權利要求1所述的一種凹凸棒石基抗菌劑，其特征在于金屬離子包括銀離子和銅離子。
【文檔編號】A01P1/00GK104068061SQ201310120523
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月30日 優先權日:2013年3月30日
【發明者】張國慶, 尹振燕, 陸希峰, 呂慶鑾, 滿杰, 曾永斌, 姚超 申請人:張國慶, 曾永斌